岩石圈的地压梯度及其地质意义胡宝群1，吕古贤2，王方正3

中国地质大学地球科学学院，武汉） 摘要: 岩石圈的地压梯度受地温梯度、组成及相态、体系性质等影响而发生改变，既有渐变、也有突变。

封闭体系仅考虑地温梯度影响岩石 ... 上传 请登录 Mypresentations Profile 反馈 Logout 搜索 请登录 请登录 Authwithsocialnetwork: 注册 忘记密码？ Downloadpresentation Wethinkyouhavelikedthispresentation.Ifyouwishtodownloadit,pleaserecommendittoyourfriendsinanysocialsystem.Sharebuttonsarealittlebitlower.Thankyou! Buttons: 取消 Download Presentationisloading.Pleasewait. 岩石圈的地压梯度及其地质意义胡宝群1，吕古贤2，王方正3，孙占学1，李满根1(1 Publishedby掘倪 Modified5年之前 嵌入 Downloadpresentation Copytoclipboard Similarpresentations More Presentationontheme:"岩石圈的地压梯度及其地质意义胡宝群1，吕古贤2，王方正3，孙占学1，李满根1(1"—Presentationtranscript: 1 岩石圈的地压梯度及其地质意义胡宝群1，吕古贤2，王方正3，孙占学1，李满根1(1岩石圈的地压梯度及其地质意义胡宝群1，吕古贤2，王方正3，孙占学1，李满根1(1.东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室，江西抚州,；2.中国地质科学院地质力学研究所，北京；3.中国地质大学地球科学学院，武汉）摘要:岩石圈的地压梯度受地温梯度、组成及相态、体系性质等影响而发生改变，既有渐变、也有突变。

封闭体系仅考虑地温梯度影响岩石圈中地压梯度可达静岩压力梯度的2~4倍；若物质发生相变，则可造成局部地压梯度按数量级剧增、甚至瞬间趋于无穷。

岩石圈中地压梯度及其变化时所引发的地质现象的研究，将影响超高压变质、岩石变形、矿床形成、地震、火山、花岗岩形成、岩石圈破坏及减薄、成矿大爆发等的认识。

1岩石圈中地压梯度研究有重要意义：地压梯度实质上是岩石圈中压力和深度换算关系。

这种换算关系及其变化时相对应的地质现象的研究，将对超高压变质、变形、矿床形成、地震、火山、花岗岩形成、岩石圈破坏及减薄、成矿大爆发等的认识有重要的影响。

2岩石圈中地压梯度的影响因素：主要有地温梯度、岩石圈物质组成及相态、体系性质、机械力等影响。

随这些因素变化，岩石圈中的地压梯度既有渐变、也有突变——封闭体系仅考虑地温梯度影响可造成地压梯度（或压力）数以倍数的变化幅度，若物质发生相变则可造成局部地压梯度按数量级剧增。

3岩石圈中的地压梯度的计算3.1不同体系性质（无相变）条件下的地压梯度（1）开放体系条件下的地压梯度：当出现较多深大断裂或较强塑性变形等，近似为开放体系。

此时岩石圈的地压梯度与静岩压力梯度相近，即压力与深度和密度、深度之间大致遵循帕斯卡定律（P＝ρgh,dp/dh=ρgh=0.0265~0.0335GPa/km、平均值为0.03MPa/km）。

（2）封闭体系条件下的地压梯度：当无（少）深大断裂、或断裂为紧闭、或变形不明显时，近似为封闭体系。

此时受地温梯度的影响，由浅入深温度逐渐增加、热压增加，与静岩压力叠加、将明显加大了岩石圈的地压梯度，可达静岩压力的2~4倍（如表1）。

推导如下：(dP/dh)V=(∂P/∂h)V+(∂P/∂T)V(dT/dh)V其中：(∂P/∂h)V=gρ为静岩压力梯度，(∂P/∂T)V=γρCV为热压系数，(dT/dh)V为地温梯度，γ是热力学Grüneisen参数，CV是等容热容为克服比重随深度变化对地压梯度的影响，用静岩压力梯度标准化，求出岩石圈中的地压梯度与静岩压力梯度的比值（β）。

如下式所示：β=(dP/dh)V/(∂P/∂h)V=1+γg-1CV(dT/dh)V。

表1考虑热压和重力叠加后岩石圈和地壳的平均压力梯度估算（3）实际岩石圈的地压梯度：开放体系中的静岩压力梯度和封闭体系考虑热压与重力叠加后的地压梯度，分别代表岩石圈地压梯度变化的下限和上限。

实际岩石圈中的地压梯度是介于两者之间。

（4）当岩石圈局部体系性质发生改变，地压梯度将发生改变，不同物质在这些转变过程中表现各异——这将影响人们对地质作用过程的认识！3.2相变时地压梯度剧增:在物质相变线附近，热压系数等剧增，热压明显增加，此时地压梯度将呈不同数量级剧增（胡宝群等，2003，2009）。

在水的临界处的二级相变还可能引发爆炸。

图1和图2分别以石英和水为例，说明岩石圈中的发生一、二级相变时，热压系数发生两种不同类型的突变。

水在临界点处的二级相变还会出现“临界奇异性”，而使部分物理化学性质趋于无穷（如图3）！3.3其他:除了要考虑热压、体系性质及相态的影响外，还要考虑体系所处的力学状态，岩石圈局部还可能存在构造附加压力等机械力的叠加（吕古贤等,1997）。

4岩石温压统计显示：超高压榴辉岩(及石榴二辉橄榄岩)的地压梯度与封闭体系的地压梯度相对应、可达静岩压力梯度的2~4倍。

统计麻粒岩、橄榄岩、榴辉岩等岩石的温压，得到（1）岩石的温压投点均分布于P=0.0001T1.4958（或T=374.04P0.6632）和P=6×10-6T1.7497（或T=P0.5676）两条幂函数曲线的夹持区。

（2）得到两条明显差异的P-T关系线：麻粒岩（含尖晶石二辉橄榄岩）PT曲线P=3×10-6T1.9195（或T=834.2P0.3584）。

榴辉岩PT曲线P=T1.3509（或T=P0.4891）。

讨论：若产于同一地温场中，可得出高、低明显不同的两种地压梯度，这与开放体系和封闭体系的地压梯度相对应。

（1）正常麻粒岩及尖晶石二辉橄榄岩的地压梯度与开放体系的静岩压力梯度相对应，能解释正常麻粒岩温压较集中的现象。

（2）超高压榴辉岩及石榴二辉橄榄岩的地压梯度与封闭体系的地压梯度相对应，超高压榴辉岩的压力梯度是麻粒岩的压力梯度的T倍（当温度为200~1000℃时为3.48~1.87倍）；设定麻粒岩的地压梯度为静岩压力梯度，则超高压榴辉岩的压力梯度可达静岩压力梯度的2~4倍（胡宝群,2001,2005,2008）。

5相关问题的一些思考（1）变质作用的等温降压过程、同一样品中出现明显不同的两种地温梯度，很有可能是因为岩石圈体系性质改变所致，或有部分贡献。

如冀西北麻粒岩中出现两种地温梯度及“温压不同步”的现象（王仁民等,1996；翟明国等,1992），当换在同一地温场中计算则表现为两种地压梯度，极可能是体系性质变化而呈现开放体系和封闭体系的两种地压梯度。

（2）因地压梯度改变，据压力计算出的深度也将改变，至少部分影响与深度有关的超高压变质折返、岩石圈减薄等认识。

（3）至少部分影响“双变质带”的认识。

（4）当岩石圈由封闭体系转为开放体系，地压梯度下降，固相可能在等温降压条件下发生熔融形成岩浆，从而影响相关地质作用的认识。

（5）随体系性质由封闭转向开放，将出现等温降压过程，原赋存于岩石和矿物中的水会释放，也应是热液的来源之一。

（6）若岩石圈局部某含水体系由封闭转为开放，可能引发水的一、二级相变，影响成矿物质活化、迁移和沉淀，水的（拟）相变线（点）将控制着热液成矿作用（胡宝群等,2000,2001,2008,2009,2010）。

通过水相变建立构造期次与成矿期次之间关联，进而探索成矿大爆发过程等。

（7）在岩石圈中，除了有随地温变化的地压梯度渐变外，当处于物质相变线（及点）附近时的热压突变，还可能触发地震等（胡宝群等,2009）。

参考文献(略) Downloadppt"岩石圈的地压梯度及其地质意义胡宝群1，吕古贤2，王方正3，孙占学1，李满根1(1" Similarpresentations 一、一阶线性微分方程及其解法二、一阶线性微分方程的简单应用三、小结及作业§6.2一阶线性微分方程. 2.8函数的微分1微分的定义2微分的几何意义3微分公式与微分运算法则4微分在近似计算中的应用. 第八章第四节机动目录上页下页返回结束一个方程所确定的隐函数及其导数隐函数的微分法. 2.5函数的微分一、问题的提出二、微分的定义三、可微的条件四、微分的几何意义五、微分的求法六、小结. 第二章热力学第二、第三定律前言§2-1自发变化的共同特征§2-2热力学第二定律的经典表述§2-3熵判据的建立§2-4熵变的计算及熵判据的应用§2-5热力学第三定律和规定熵§2-6熵的物理（统计）意义§2-7自由能判据§2-8ΔG. 全微分教学目的：全微分的有关概念和意义教学重点：全微分的计算和应用教学难点：全微分应用于近似计算. 2、5的倍数特征集合2的倍数（要求）在百数表上依次将2的倍数找出并用红色的彩笔涂上颜色。

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